(57)【要約】【課題】筒状部材と固定鉄心との溶接の強度を増大できる電磁弁用カートリッジアッシを提供する。【解決手段】筒状部材２０は、非熱処理磁性領域Ｚ１を有する。この非熱処理磁性領域Ｚ１の硬度は、高く、この硬度の高い非熱処理磁性領域Ｚ１が、固定鉄心２１に、溶接されている。これによって、筒状部材２０と固定鉄心２１との溶接の強度を増大できる。【選択図】図２
2013007472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状部材（２０）と、
上記筒状部材（２０）の一方の第１の開口端に固定された固定鉄心（２１）と、
上記筒状部材（２０）の他方の第２の開口端に固定されたストッパ（２２）と、
上記筒状部材（２０）の内部に軸方向に移動可能に収容された可動鉄心（２３）と
を備え、
上記筒状部材（２０）は、
上記第１の開口端から上記第２の開口端へ、順に、
熱処理されず磁性を有する非熱処理磁性領域（Ｚ１）と、
熱処理されて磁性を有さない非磁性領域（Ｚ２）と、
磁性領域（Ｚ３）と
を有し、
上記筒状部材（２０）の上記非熱処理磁性領域（Ｚ１）は、上記固定鉄心（２１）に、溶接されていることを特徴とする電磁弁用カートリッジアッシ。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁弁用カートリッジアッシにおいて、
上記筒状部材（２０）は、上記固定鉄心（２１）の外側に、嵌め合わされ、
上記非熱処理磁性領域（Ｚ１）の幅（Ｄ）は、上記筒状部材（２０）の上記固定鉄心（２１）への嵌め合い代（Ｓ）よりも、小さいことを特徴とする電磁弁用カートリッジアッシ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電磁弁用カートリッジアッシ（１０）と、
上記電磁弁用カートリッジアッシ（１０）の上記固定鉄心（２１）の中心に設けられた貫通孔（２１ａ）に摺動自在に嵌合されたプッシュピン（２４）と、
上記電磁弁用カートリッジアッシ（１０）の外側に対向して配置されたコイル（１１）と
を備えることを特徴とする電磁弁用ソレノイド。
【請求項４】
請求項３に記載の電磁弁用ソレノイド（１）と、
上記電磁用ソレノイド（１）により作動される弁体（２）と
を備えることを特徴とする電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電磁弁用カートリッジアッシ、電磁用ソレノイドおよび電磁弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電磁弁のソレノイドに用いられるカートリッジアッシとしては、筒状部材と、上記筒状部材の第１の端部に固定された固定鉄心と、上記筒状部材の内部に収容された可動鉄心とを備えたものがある（特開平１０−４７５２５号公報：特許文献１参照）。
【０００３】
上記筒状部材の第１の端部は、上記固定鉄心に、溶接されていた。この筒状部材の第１の端部は、非磁性の性質を有していた。この第１の端部を非磁性とすることにより、筒状部材による磁路への影響を小さくして、固定鉄心の可動鉄心に対する吸引力を低下させない。
【０００４】
ここで、上記筒状部材の第１の端部の性質を、非磁性とするには、カートリッジアッシを組み立てる前の前処理として、磁性を有する筒状部材において、第１の端部に、焼き鈍しなどの熱処理を行う。すると、この第１の端部の性質が、磁性から非磁性に変化する。
【０００５】
しかしながら、熱処理された第１の端部の硬度は、低くなり、上記従来の電磁弁用カートリッジアッシでは、この硬度の低い第１の端部を固定鉄心に溶接していたので、筒状部材と固定鉄心との溶接の強度が低下する問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−４７５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、この発明の課題は、筒状部材と固定鉄心との溶接の強度を増大できる電磁弁用カートリッジアッシ、電磁用ソレノイドおよび電磁弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、この発明の電磁弁用カートリッジアッシは、
筒状部材と、
上記筒状部材の一方の第１の開口端に固定された固定鉄心と、
上記筒状部材の他方の第２の開口端に固定されたストッパと、
上記筒状部材の内部に軸方向に移動可能に収容された可動鉄心と
を備え、
上記筒状部材は、
上記第１の開口端から上記第２の開口端へ、順に、
熱処理されず磁性を有する非熱処理磁性領域と、
熱処理されて磁性を有さない非磁性領域と、
磁性領域と
を有し、
上記筒状部材の上記非熱処理磁性領域は、上記固定鉄心に、溶接されていることを特徴としている。
【０００９】
ここで、熱処理とは、例えば、焼き鈍しや、焼き均しなどである。
【００１０】
この発明の電磁弁用カートリッジアッシによれば、上記筒状部材は、上記非熱処理磁性領域を有するので、この非熱処理磁性領域の硬度は、高くなる。そして、この硬度の高い非熱処理磁性領域が、固定鉄心に、溶接されているので、筒状部材と固定鉄心との溶接の強度を増大できる。
【００１１】
また、一実施形態の電磁弁用カートリッジアッシでは、
上記筒状部材は、上記固定鉄心の外側に、嵌め合わされ、
上記非熱処理磁性領域の幅は、上記筒状部材の上記固定鉄心への嵌め合い代よりも、小さい。
【００１２】
この実施形態の電磁弁用カートリッジアッシによれば、上記非熱処理磁性領域の幅は、上記筒状部材の上記固定鉄心への嵌め合い代よりも、小さいので、このカートリッジアッシをソレノイドに用いた場合、非熱処理磁性領域による磁路への影響が小さくなって、固定鉄心の可動鉄心に対する吸引力を低下させない。
【００１３】
また、一実施形態の電磁弁用ソレノイドでは、
上記電磁弁用カートリッジアッシと、
上記電磁弁用カートリッジアッシの上記固定鉄心の中心に設けられた貫通孔に摺動自在に嵌合されたプッシュピンと、
上記電磁弁用カートリッジアッシの外側に対向して配置されたコイルと
を備える。
【００１４】
この実施形態の電磁弁用ソレノイドによれば、上記電磁弁用カートリッジアッシを備えるので、強度を高くできる。
【００１５】
また、一実施形態の電磁弁では、
上記電磁弁用ソレノイドと、
上記電磁用ソレノイドにより作動される弁体と
を備える。
【００１６】
この実施形態の電磁弁によれば、上記電磁用ソレノイドを備えるので、強度を高くできる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の電磁弁用カートリッジアッシによれば、上記筒状部材は、上記非熱処理磁性領域を有し、この非熱処理磁性領域が、固定鉄心に、溶接されているので、この非熱処理磁性領域の硬度は、高くて、筒状部材と固定鉄心との溶接の強度を増大できる。
【００１８】
この発明の電磁弁用ソレノイドによれば、上記電磁弁用カートリッジアッシを備えるので、強度を高くできる。
【００１９】
この発明の電磁弁によれば、上記電磁用ソレノイドを備えるので、強度を高くできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の電磁弁用カートリッジアッシを含む電磁弁を示す縦断面図である。
【図２】本発明の電磁弁用カートリッジアッシを示す断面図である。
【図３】筒状部材の焼鈍位置と筒状部材の硬度との関係を示すグラフである。
【図４】筒状部材の焼鈍位置と筒状部材の実破壊圧力との関係を示すグラフである。
【図５】筒状部材の焼鈍位置と可動鉄心のストロークと固定鉄心の吸引力との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２２】
図１は、この発明の電磁弁用カートリッジアッシを含む電磁弁の縦断面図を示している。図１に示すように、この電磁弁は、電磁弁用ソレノイド１と、上記電磁用ソレノイド１により作動される弁体２とを備える。
【００２３】
上記弁体２は、弁本体３の内部に収容されている。この弁本体３は、筒状に形成され、弁本体３の両端を貫通する貫通孔３ａを有する。弁体２は、この貫通孔３ａに、軸方向に移動自在となるように、挿通されている。
【００２４】
上記弁本体３には、貫通孔３ａに交差するように、供給流路Ｐ、第１の負荷流路Ａ、第２の負荷流路Ｂ、および、排出流路Ｒが設けられている。そして、弁体２は、貫通孔３ａ内を軸方向へ移動することにより、各流路Ｐ、Ａ、Ｂ、Ｒの接続を切り換える。貫通孔３ａの一方の開口には、蓋部材４が螺合により取り付けられている。
【００２５】
上記電磁用ソレノイド１は、電磁弁用カートリッジアッシ１０と、上記電磁弁用カートリッジアッシ１０の固定鉄心２１の中心に設けられた貫通孔２１ａに摺動自在に嵌合されたプッシュピン２４と、上記電磁弁用カートリッジアッシ１０の外側に対向して配置されたコイル１１とを有する。
【００２６】
上記電磁弁用カートリッジアッシ１０は、円筒状または角筒状の筒状部材２０と、上記筒状部材２０の一方の第１の開口端に固定された磁性を有する固定鉄心２１と、上記筒状部材２０の他方の第２の開口端に固定されたストッパ２２と、上記筒状部材２０の内部に軸方向に移動可能に収容された磁性を有する可動鉄心２３とを有する。
【００２７】
ここで、上記電磁弁用カートリッジアッシ１０をＤＣ用の電磁弁に用いた場合、筒状部材２０の材料は、例えば、ＳＵＳであり、固定鉄心２１の材料は、例えば、炭素鋼であり、ストッパ２２の材料は、例えば、炭素鋼である。一方、上記電磁弁用カートリッジアッシ１０をＡＣ用の電磁弁に用いた場合、筒状部材２０の材料は、例えば、ＳＵＳであり、固定鉄心２１の材料は、例えば、ＳＵＳであり、ストッパ２２の材料は、例えば、炭素鋼である。
【００２８】
上記固定鉄心２１は、上記弁本体３の貫通孔３ａの他方の開口部に、螺合により取り付けられている。固定鉄心２１には、弁本体３の貫通孔３ａに連通する貫通孔２１ａが設けられている。
【００２９】
上記可動鉄心２３には、プッシュピン２４が取り付けられ、このプッシュピン２４は、上記固定鉄心２１の貫通孔２１ａを挿通して、上記弁体２に連結される。そして、可動鉄心２３の移動は、プッシュピン２４を介して、弁体２に伝達される。なお、プッシュピン２４は、可動鉄心２３に固定されていなくてもよい。
【００３０】
上記コイル１１は、樹脂製のコイルボビン１２に巻装されている。コイル１１は、外部電源に接続される接続金具１３に、電気的に接続されている。コイルボビン１２の軸方向の端部には、ヨーク１４が設けられている。このヨーク１４は、金属製の円板形状の板材を複数枚積層して、構成される。コイル１１の径方向外側には、金属製の筒体１５が設けられている。コイル１１、コイルボビン１２、ヨーク１４および筒体１５は、樹脂製のケース１６により、一体にモールドされている。
【００３１】
上記ヨーク１４および上記筒体１５は、コイル１１に通電して可動鉄心２３を固定鉄心２１に吸着する吸引力を発生するための磁路を、構成する。
【００３２】
上記電磁弁用カートリッジアッシ１０の上記ストッパ２２には、ナット部材５が螺合され、このナット部材５の締め付けにより、上記ケース１６は、ナット部材５と弁本体３との間に挟持される。
【００３３】
上記弁体２の両端のそれぞれには、弁体２を中立位置に付勢するバネ６Ａ，６Ｂが、設けられている。第１のバネ６Ａは、上記蓋部材４の凹部に配置され、第２のバネ６Ｂは、上記固定鉄心２１の凹部に配置される。
【００３４】
上記構成の電磁弁の作用について説明すると、図１の状態は、コイル１１への非通電状態を示し、弁体２は、第１のバネ６Ａおよび第２のバネ６Ｂの付勢によって中立位置に保持され、供給流路Ｐを第１の負荷流路Ａに接続し、第２の負荷流路Ｂを排出流路Ｒに接続する。
【００３５】
図１の状態からコイル１１に通電すると、可動鉄心２３が、固定鉄心２１に吸着されて、図１の右方向へ移動し、この可動鉄心２３の移動は、プッシュピン２４を介して、弁体２に伝達される。すると、弁体２は、第１のバネ６Ａのバネ力に抗して、図１の右方向へ移動して、供給流路Ｐを第２の負荷流路Ｂに接続し、第１の負荷流路Ａを排出流路Ｒに接続する。
【００３６】
上記弁体２が図１の右方向へ移動している通電状態で、コイル１１を非通電にすると、可動鉄心２３の吸着が解除され、弁体２は、第１のバネ６Ａのバネ力によって、図１の状態に復帰する。
【００３７】
図２に示すように、上記筒状部材２０は、上記第１の開口端（固定鉄心２１側）から上記第２の開口端（ストッパ２２側）へ、順に、非熱処理磁性領域Ｚ１と、非磁性領域Ｚ２と、磁性領域Ｚ３とを有する。
【００３８】
上記非熱処理磁性領域Ｚ１は、熱処理されておらず、磁性を有する。この実施形態では、熱処理とは、焼き鈍し処理をいう。上記非磁性領域Ｚ２は、熱処理されて磁性を有さない。上記磁性領域Ｚ３は、熱処理されておらず、磁性を有する。磁性領域Ｚ３は、図１に示す上記ヨーク１４および上記筒体１５とともに、磁路を構成する。
【００３９】
上記非熱処理磁性領域Ｚ１は、上記固定鉄心２１に、溶接されている。具体的に述べると、筒状部材２０の第１の開口端は、固定鉄心２１の外側に、嵌め合わされている。筒状部材２０の第１の開口端の軸方向の端面２０ａは、固定鉄心２１の軸方向の付け合わせ面２１ｂに当接し、この端面２０ａと付け合わせ面２１ｂとが、溶接されている。
【００４０】
また、上記非熱処理磁性領域Ｚ１の軸方向の幅Ｄは、筒状部材２０の固定鉄心２１への嵌め合い代Ｓよりも、小さい。したがって、非熱処理磁性領域Ｚ１による磁路への影響が小さくなって、固定鉄心２１の可動鉄心２３に対する吸引力を低下させない。
【００４１】
上記磁性領域Ｚ３は、上記ストッパ２２に、溶接されている。具体的に述べると、筒状部材２０の第２の開口端は、ストッパ２２の外側に、嵌め合わされている。筒状部材２０の第２の開口端の軸方向の端面２０ｂは、ストッパ２２の軸方向の付け合わせ面２２ａに当接し、この端面２０ｂと付け合わせ面２２ａとが、溶接されている。
【００４２】
次に、上記電磁弁用カートリッジアッシ１０を組み立てる方法を説明する。
【００４３】
まず、電磁弁用カートリッジアッシ１０を組み立てる前の前処理として、筒状部材２０に上記各領域Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３を形成する。具体的に述べると、磁性を有する筒状部材２０において、第１の開口端の端面２０ａから一定距離（幅Ｄ）をあけて、一定区間だけ焼鈍用コイルにより熱処理（焼き鈍し）を行う。これにより、筒状部材２０の一定区間の性質が、磁性から非磁性に変化して、非磁性領域Ｚ２が形成される。また、熱処理を行っていない部分が、非熱処理磁性領域Ｚ１および磁性領域Ｚ３となる。
【００４４】
その後、前処理された筒状部材２０内に可動鉄心２３を収容し、筒状部材２０の非熱処理磁性領域Ｚ１を固定鉄心２１に溶接し、筒状部材２０の磁性領域Ｚ３をストッパ２２に溶接して、電磁弁用カートリッジアッシ１０を組み立てる。
【００４５】
上記構成の電磁弁用カートリッジアッシ１０によれば、上記筒状部材２０は、上記非熱処理磁性領域Ｚ１を有するので、この非熱処理磁性領域Ｚ１の硬度は、高くなる。そして、この硬度の高い非熱処理磁性領域Ｚ１が、固定鉄心２１に、溶接されているので、筒状部材２０と固定鉄心２１との溶接の強度を増大できる。
【００４６】
以下、図３〜図５に、一例として、実験例を示す。なお、以下の実験例に用いられる値は、筒状部材２０の径や、固定鉄心２１の形状や、電磁弁を使用する流体圧力など、様々な条件によって、変化する。
【００４７】
図３は、筒状部材の焼鈍位置と筒状部材の硬度との関係を示す。横軸は、焼鈍位置を示し、焼鈍位置とは、図２の筒状部材２０の第１の開口端の端面２０ａから一定距離をあけて焼き鈍しするときの、その一定距離をいい、つまり、非熱処理磁性領域Ｚ１の幅Ｄをいう。縦軸は、筒状部材の硬度を示し、この硬度は、筒状部材２０の端面２０ａの硬度をいう。
【００４８】
図３に示すように、焼鈍位置が大きくなるほど、つまり、非熱処理磁性領域Ｚ１の幅Ｄが大きくなるほど、筒状部材の硬度が高くなっている。
【００４９】
図４は、筒状部材の焼鈍位置と筒状部材の実破壊圧力との関係を示す。横軸の焼鈍位置は、図３で説明した焼鈍位置と同じである。縦軸は、実破壊圧力を示し、この実破壊圧力とは、筒状部材２０に圧力（静圧）をかけたときに筒状部材２０が破壊するときの圧力をいう。
【００５０】
図４に示すように、焼鈍位置が大きくなるほど、つまり、非熱処理磁性領域Ｚ１の幅Ｄが大きくなるほど、実破壊圧力が高くなっている。
【００５１】
この実験例では、電磁弁の実破壊圧力の設計値をＣ［ＭＰａ］としている。これにより、焼鈍位置の下限値は、ａ［ｍｍ］となる。つまり、焼鈍位置が、ａよりも小さいと、筒状部材の強度が不足する。
【００５２】
一方、焼鈍位置の上限値は、ｂ［ｍｍ］となる。これは、図５の焼鈍位置とストロークと吸引力との関係に示すように、焼鈍位置が大きくなるほど、ストロークの小さいところで、吸引力が著しく低下し、焼鈍位置が、ｂよりも大きいと、吸引力の性能を満足しなくなるからである。
【００５３】
図５の横軸は、ストロークを示し、このストロークとは、可動鉄心２３のストロークをいう。図５の縦軸は、吸引力を示し、この吸引力は、固定鉄心２１の可動鉄心２３に対する吸引力をいう。そして、焼鈍位置が大きいほど、吸引力が低下するが、これは、図２の非熱処理磁性領域Ｚ１の幅Ｄが大きくなるほど、この非熱処理磁性領域Ｚ１から漏れる磁束が多くなるからである。
【００５４】
したがって、図３〜図５に示すように、この実験例では、焼鈍位置（つまり、非熱処理磁性領域Ｚ１の幅Ｄ）は、ａ［ｍｍ］〜ｂ［ｍｍ］であることが好ましく、筒状部材２０の強度と、固定鉄心２１の吸引力とを、同時に満足なものとできる。
【００５５】
なお、本発明の電磁弁用カートリッジアッシは、ａ［ｍｍ］〜ｂ［ｍｍ］の焼鈍位置などの上記実験例の値に限定されない。そして、上記実験例の値がなくても、当業者に期待しうる程度を超える試行錯誤や複雑高度な実験等を行う必要がなく、当業者は、本発明の電磁弁用カートリッジアッシを実施できる。
【００５６】
上記構成の電磁弁用ソレノイドによれば、上記電磁弁用カートリッジアッシ１０を備えるので、強度を高くできる。
【００５７】
上記構成の電磁弁によれば、上記電磁用ソレノイド１を備えるので、強度を高くできる。
【００５８】
なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、筒状部材への熱処理としては、焼き鈍し以外に、焼き均しなどであってもよい。また、電磁弁の弁体としては、２方向の切換を制御する以外に、３方向の切換を制御するものであってもよい。また、電磁弁としては、１つのソレノイドを用いる以外に、２つのソレノイドを用いてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１  電磁弁用ソレノイド
２  弁体
１０  電磁弁用カートリッジアッシ
１１  コイル
２０  筒状部材
２１  固定鉄心
２１ａ  貫通孔
２２  ストッパ
２３  可動鉄心
２４  プッシュピン
Ｚ１  非熱処理磁性領域
Ｚ２  非磁性領域
Ｚ３  磁性領域
Ｄ  幅
Ｓ  嵌め合い代
【図１】
2013007472.tif 000003
【図２】
2013007472.tif 000004
【図３】
2013007472.tif 000005
【図４】
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【図５】
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